CN111627948A - 一种具有片上滤光片的ccd结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电荷耦合器件技术邻域，具体涉及一种具有片上滤光片的CCD结构，包括：陶瓷管壳、CCD管芯以及光窗；所述CCD管芯设置在陶瓷管壳的内部；采用光窗将陶瓷管壳密封；所述CCD管芯包括管芯压点、凸台、滤光片以及CCD管芯台；所述管芯压点设置在CCD管芯台的顶部平面；所述凸台设置在CCD管芯台的顶部平面上；所述滤光片固定在凸台上；本发明采用凸台结构将滤光片固定在陶瓷管壳的内部，降低了滤光片与CCD管芯的高度，提升了多光谱CCD谱段分光效果，本发明可以通过调节凸台的高度，满足不同环境下滤光片与CCD光敏面的距离要求。
Description
技术领域
本发明涉及电荷耦合器件技术邻域，具体涉及一种具有片上滤光片的CCD结构。
背景技术
CCD是一种电荷耦合器件(Charge Coupled Device)的简称，CCD感光组件表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个CCD上的所有感光组件所产生的信号，构成了一个完整的画面。
现有的航天中对多光谱CCD谱段进行分光操作时，采用一种陶瓷管壳设置有窗口滤光片的CCD结构器件；这种器件通过窗口滤光片滤除不需要的光，从而保证了分光结果的精确性。
但是，由于受限于多光谱CCD陶瓷管壳制作以及封装工艺，现有滤光片粘结在陶瓷管壳之上不能满足滤光片与CCD光敏面近距离要求；急需一种新的，能满足滤光片与CCD光敏面近距离要求的CCD结构。
发明内容
为解决以上现有技术问题，本发明提出了一种具有片上滤光片的CCD结构，包括：陶瓷管壳1、CCD管芯2以及光窗3；所述CCD管芯2设置在陶瓷管壳1的内部；采用光窗3将陶瓷管壳1密封；所述CCD管芯2包括管芯压点21、凸台22、滤光片23以及CCD管芯台24；所述管芯压点21设置在CCD管芯台24的顶部平面；所述凸台22设置在CCD管芯台24的顶部平面上；所述滤光片23固定在凸台22上。
优选的，所述陶瓷管壳1的内部设置有陶瓷管壳焊盘11，采用金属引线将陶瓷管壳焊盘11和管芯压点21导通。
优选的，所述陶瓷管壳1的内部为梯台结构，且CCD管芯2固定在梯台结构底部。
优选的，所述凸台的结构包括：在场氧层221上依次沉积有一次多晶硅222、二次多晶硅223、三次多晶硅224、第一金属层225，第二金属层226以及聚酰亚胺层227。
优选的，凸台22为矩形环状结构。
优选的，凸台22的宽度为2mm～6mm。
优选的，光窗3与陶瓷管壳1采用专用胶水进行粘接，凸台22与滤光片23采用专用胶水进行粘接。
本发明采用凸台结构将滤光片固定在陶瓷管壳的内部，降低了滤光片与CCD管芯的高度，提升了多光谱CCD谱段分光效果；本发明的凸台结构为矩形环状结构，与现有的矩形滤光片一致，使器件制作更简单；本发明可以通过调节凸台的高度，满足不同环境下滤光片与CCD光敏面的距离要求。
附图说明
图1为本发明的现有技术的CCD结构剖面示意图；
图2为本发明的的CCD结构剖面示意图；
图3为本发明的凸台结构示意图；
图4为本发明的滤光片粘结在凸台之上俯视图；
其中，1、陶瓷管壳，11、陶瓷管壳焊盘，2、CCD管芯，21、管芯压点，22、凸台，221、常氧层，222、第一多晶硅层，223、第二多晶硅层，224、第三多晶硅层，225、第一金属层，226、第二金属层，227、聚酰亚胺层，23、滤光片，24、CCD管芯台，3、光窗。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，现有技术的CCD结构包括：陶瓷管壳1、CCD管芯2以及滤光片23；CCD管芯2通过金属引线与陶瓷管壳1的电路连接孔连接，将滤光片23粘接在陶瓷管壳1上，形成CCD器件。由于滤光片23与外部接触，很容易造成滤光片的磨损，在进行多光谱CCD谱段分光时，其结果误差大；由于陶瓷管壳的尺寸固定，因此在进行多光谱CCD谱段分光时不能满足滤光片与CCD光敏面近距离要求。
一种具有片上滤光片的CCD结构，如图2所示，包括：陶瓷管壳1、CCD管芯2以及光窗3；所述CCD管芯2设置在陶瓷管壳1的内部；采用光窗3将陶瓷管壳1密封；
所述CCD管芯2包括管芯压点21、凸台22、滤光片23以及CCD管芯台24；所述管芯压点21设置在CCD管芯台24的顶部平面；所述凸台22设置在CCD管芯台24的顶部平面上；所述滤光片23固定在凸台22上。
采用光窗3对陶瓷管壳1的内部进行密封处理，保护了滤光片不被磨损，使得检测结果更精确。
在光窗3上设置防水防尘膜与增透膜。防水防尘膜使污染物不易粘附于镜片表面，保证了光窗表面的光洁性，增加了防水、防雾、防尘、防指纹等防污染的功能。增透膜可以起到增加镜片表面的硬度，同时也可以起到防止划花窗口的作用。
所述陶瓷管壳1的内部设置有陶瓷管壳焊盘11，采用金属引线将陶瓷管壳焊盘11和管芯压点21导通；所述光窗3固定在陶瓷管壳1顶部，使得陶瓷管壳1内部处于密封状态。
所述陶瓷管壳1的内部为梯台结构，且CCD管芯2固定在梯台结构底部，使得CCD管芯台24的上表面与陶瓷管壳1的台阶相平。
CCD管芯2与陶瓷管壳1的固定方式包括：卡扣固定、焊接以及胶水粘接等等。
所述卡扣固定包括在陶瓷管壳的底部设置卡扣槽，在CCD管芯台24外部设置卡扣，将CCD管芯台24放置陶瓷管壳1的梯台结构底部，将卡扣与卡扣槽对准连接。
所述焊接为采用焊锡将CCD管芯台24固定在陶瓷管壳的梯台结构底部。该方法由于焊接缝隙小，不易操作且容易损坏器件。
所述CCD管芯台24为将mos电容器按一定规律排列所组成的阵列，在p型或n型硅衬底上生长一层很薄的二氧化硅；在二氧化硅薄层上依次序沉积金属或掺杂多晶硅电极(栅极)，形成规则的mos电容器阵列，同时在器件的两端加上输入及输出二极管，构成了CCD芯片。其中，mos表示电压控制电流。
优选的，采用专用胶水把CCD管芯台24粘接固定在陶瓷管壳的梯台结构底部。
所述专用胶水为UV胶水；在进行粘接过程中，先用UV胶水将连个物体连接，再用紫外线灯进行照射。
如图3所示，所述凸台的结构包括：在场氧层221上依次沉积有一次多晶硅222、二次多晶硅223、三次多晶硅224、第一金属层225，第二金属层226以及聚酰亚胺层227。
在对凸台22进行工艺制作时，将凸台和CCD管芯设置为同一光刻层，即同时曝光光刻。
在对凸台的高度的调整时，根据相机光学系统的需求，通过对凸台的场氧层221、一次多晶硅222、二次多晶硅223、三次多晶硅224、第一金属层225，第二金属层226以及聚酰亚胺层227的取舍，或者调整其每层的厚度来进行调节。
场氧层221、一次多晶硅222、二次多晶硅223、三次多晶硅224、第一金属层225，第二金属层226以及聚酰亚胺层227除用于构成凸台结构外，也构成CCD结构；即在CCD管芯制作的同时生长滤光片粘接凸台；粘接凸台、CCD相应层次采用同一光刻掩膜版进行制作，制作完成后，粘接凸台、CCD位于同一衬底之上，为一整体结构。
如图4所示，CCD管芯2包含多个管芯压点21，在陶瓷管壳的台阶上包含有与管芯压点21相同数量的陶瓷管壳焊盘11，且每个陶瓷管壳焊盘11与管芯压点21对应；采用金属导线将对应的管芯压点21和陶瓷管壳焊盘11进行导通。
优选的，所述管芯压点21的数量为28个。
所述凸台22为矩形环状结构，多块滤光片23覆盖在凸台22上，使得凸台内部为密封环境。所述凸台的宽度大于等于2mm。优选的，滤光片23的数量为4块。
每块滤光片为“三片式”滤光片，包括两块石英片以及一块蓝玻璃构成，所述蓝玻璃位于两块石英片之间，且两个石英片的正反面相反；在每块滤光片上镀上一层AR-Coating膜，该膜能够增加滤光片的透光率，即滤光片可达到98-99％的穿透率；AR-Coating膜为减反射镀膜。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“外”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋转”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种具有片上滤光片的CCD结构，其特征在于，包括：陶瓷管壳(1)、CCD管芯(2)以及光窗(3)；所述CCD管芯(2)设置在陶瓷管壳(1)的内部；采用光窗(3)将陶瓷管壳(1)密封；所述CCD管芯(2)包括管芯压点(21)、凸台(22)、滤光片(23)以及CCD管芯台(24)；所述管芯压点(21)设置在CCD管芯台(24)的顶部平面；所述凸台(22)设置在CCD管芯台(24)的顶部平面上；所述滤光片(23)固定在凸台(22)上。
2.根据权利要求1所述的一种具有片上滤光片的CCD结构，其特征在于，所述陶瓷管壳(1)的内部设置有陶瓷管壳焊盘(11)，采用金属引线将陶瓷管壳焊盘(11)和管芯压点(21)导通。
3.根据权利要求1所述的一种具有片上滤光片的CCD结构，其特征在于，所述陶瓷管壳(1)的内部为梯台结构，且CCD管芯(2)固定在梯台结构底部。
4.根据权利要求1所述的一种具有片上滤光片的CCD结构，其特征在于，所述凸台的结构包括：在场氧层(221)上依次沉积有一次多晶硅(222)、二次多晶硅(223)、三次多晶硅(224)、第一金属层(225)，第二金属层(226)以及聚酰亚胺层(227)。
5.根据权利要求1所述的一种具有片上滤光片的CCD结构，其特征在于，所述凸台(22)为矩形环状结构。
6.根据权利要求5所述的一种具有片上滤光片的CCD结构，其特征在于，所述凸台(22)的宽度为2mm～6mm。
7.根据权利要求1所述的一种具有片上滤光片的CCD结构，其特征在于，光窗(3)与陶瓷管壳(1)采用UV胶水进行粘接，凸台(22)与滤光片(23)采用UV胶水进行粘接。
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